Bonjour à toutes et à tous !

Actuellement à Polyetch Angers, nous sommes 3 étudiants de Peip 2A (Thomas BEAUSSE, Tom CHARBONNEAU, Louison COLLIN). Dans le cadre de notre formation, nous avons dû effectuer un projet plus qu’intéressant liant plusieurs domaines (thermique, énergie, optique et un peu de mécanique). Ce projet consistait à imaginer et construire un four solaire du début à la fin pour ensuite l’utiliser dans la vie de tous les jours. Pour pouvoir réaliser le four correctement, nous avons dû définir trois sous parties. La première et la plus importante est celle concernant l’étude du four. Elle nous permet de comprendre quels sont les enjeux importants pour construire et réussir notre four. La seconde partie concerne la conception du four sur ordinateur. Cette étape permet de visualiser le four avant même de l’avoir construit. On peut s’apercevoir des éventuelles améliorations à apporter ou bien des erreurs à rectifier. Et pour finir, la dernière partie concerne la fabrication et la construction réelle du four : cette étape est l’aboutissement du projet.

Comment fonctionne un four solaire ? (Partie Étude)

Un four solaire est un système intéressant car pour garantir une bonne efficacité, il faut se pencher sur plusieurs points techniques. Tout d’abord, le four solaire contrairement à un four électrique classique à pour seule source de chaleur : Le soleil. L’installation d’une vitre transparente est donc obligatoire pour capter un maximum de rayons qui pourront être transmis à l’intérieur du four. Ceci nécessite par la suite des recherches et des calculs sur le rayonnement du soleil et sur le vitrage à choisir. Ensuite, la question sur le maintien de la chaleur à l’intérieur du four peut se poser. Pour une efficacité maximale du four, celui-ci doit être le plus hermétique possible. Il faut limiter le plus possible les pertes thermiques. Cela passe donc par une bonne isolation des parois en utilisant les bons matériaux. Il est donc nécessaire de s’intéresser de plus près aux phénomènes de transferts thermiques (Par exemple : effet de serre, émissivité, conduction, convection, corps noir…).

Schéma explicatif de l’effet de serre

Schéma explicatif du transfert par convection

Quel design choisir pour notre four ? (Parties Conception et Fabrication)

La conception (via SolidWorks) et la fabrication du four se sont décomposées en trois parties principales. D’abord la création des pièces, puis ensuite l’assemblage et enfin le montage

Création des pièces :

Un four ne se conçoit pas en un claquement de doigts. Il faut d’abord prendre connaissance de toutes les pièces nécessaires à la construction. Pour cela, on s’est aidé des recherches effectuées auparavant pour créer les pièces une par une avec les dimensions correspondantes. Pour notre four, une centaine de pièces ont dû être créées. Dans toutes ces pièces, on retrouve un bon nombre de planches, les panneaux d’isolant, des charnières, des roues pivotantes, un verrou …

Charniere

Roue

Verrou

Assemblage des pièces :

Une fois toutes les pièces créées, il faut les assembler les unes avec les autres. Cela permet de visualiser le four dans sa globalité avec les éventuelles problèmes ou améliorations à apporter. Mais c’est aussi souvent ici que beaucoup de problèmes surviennent. L’assemblage entre chaque pièce nécessite certaines contraintes qui parfois bloquent entre elles. Cela provoque donc des “bugs” dans la simulation. Pour notre part, il nous est arrivé d’avoir certaines planches qui ne coïncidaient pas en raison de mauvaises dimensions choisies. Nous avons donc pu remarquer nos erreurs pour ensuite les corriger.

Remarque : Lors de l’assemblage des pièces, il faut aussi réfléchir à la future construction. Il faut se demander si l’assemblage entre chaque pièce sera bien réalisable dans la vraie vie.

Face avant du four ouvert

Face avant du four fermé

Face arrière du four

Cette conception via SolidWorks nous a été très utile pour pouvoir chiffrer la surface nécessaire des planches et ensuite commander le matériel.

Montage du four :

Le montage est la partie la plus agréable du projet car il suffit de suivre les plans de la conception. C’est aussi la seule partie manuelle de notre projet, cela change énormément des écrans et des feuilles. Nous avons rencontré quelques problèmes suite à de mauvaises découpes de planches que nous avons réussi à rectifier. Le montage nous a pris environ 30h.

Face avant du four

Face arrière du four

vidéo du montage final :

Test et conclusion

Test :

Pour déterminer l’efficacité de notre four, nous avons effectué un test grandeur nature. Nous avons placé une casserole contenant 1 litre d’eau à l’intérieur de notre four et nous avons lancé un chronomètre. Après 1 heure d’utilisation, nous avons relevé une température de 80°C. Nous pensons cependant que nous aurions pu atteindre les 100°C avec plus de temps.

vidéo du test :

Conclusion :

De notre côté, nous pensons avoir réalisé le projet correctement en répondant aux cahiers des cahiers des charges. Notre four permet bien de faire chauffer des aliments ou du liquide à une température assez élevée même si cette température n’atteint pas celle d’un four électrique. Nous pensons en revanche que l’utilisation la plus pratique pour ce four est le réchauffage de plats préalablement cuits dans un four conventionnel. Pour conclure, tout est fonctionnel mais quelques améliorations auraient pu être trouvées en utilisant par exemple un double vitrage ou bien en augmentant l’épaisseur des planches utilisées.

Ce projet nous a aussi permis de travailler en équipe et de faire un projet concret du début à la fin. Cela a été très enrichissant !

Merci pour votre lecture !

Annexes

Compte-rendu détaillé :